种植密度对小豆开花结荚规律的影响

2018-07-26范保杰曹志敏张志肖苏秋竹刘长友

河北农业科学 2018年2期

王彦，范保杰，曹志敏，张志肖，苏秋竹，刘长友，田静

（河北省农林科学院粮油作物研究所，河北省作物遗传育种实验室，河北石家庄 050035）

小豆（Vigna angularis）又名赤豆、红豆、红小豆，是豆科（Leguminosae）菜豆族（Phaseoleae）豇豆属（Vigna）中的一个栽培种[1]。目前有20多个国家种植小豆，分布区域主要集中在东亚的温带地区，其中，中国、日本和韩国种植较多；美国、印度和澳大利亚等地也有少量种植。中国小豆的种植面积、总产量和出口量均居世界第1位[2-4]。近年来，随着人们生活质量的提高，小豆的营养保健价值越来越受到人们的重视，国内外市场对小豆的需求量逐年上升[5]。但是小豆产量低，经济效益差，农民种植的积极性不高。开花结荚是影响小豆籽粒产量的重要过程，研究小豆的开花与结荚规律可为其高产育种和高产栽培生产提供帮助。目前，针对小豆开花顺序及节位、结荚部位[6]，籽粒干物质积累[7，8]，密度对籽粒干物质积累的影响[9]，短日照诱导对小豆生长发育、光合特性及产量形成的影响等[10，11]已有众多报道。赵双进等[12]研究了大豆的开花落花及时空分布规律。但截至目前，在不同密度水平下，对不同熟期小豆品种的开花结荚特性及时空分布规律进行对比研究尚未见报道。以近年育成的2个不同熟期的小豆品种为试验材料，在低、中、高3个种植密度下，对小豆开花结荚的全过程进行详细观察，分析小豆的开花结荚规律与时空分布，明确不同种植密度下不同小豆品种的开花结荚规律，旨为集成生产技术指导小豆高产，并为小豆新品种选育提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

小豆试材为中熟品种冀红15号和晚熟品种冀红16号，均由河北省农林科学院粮油作物研究所育成，2015年通过国家小宗粮豆新品种鉴定委员会鉴定。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计试验于2014-2016年在河北省农林科学院粮油作物研究所堤上试验站（石家庄市藁城区）进行。冀红15号和冀红16号均采用大小行种植（大行距60 cm、小行距40 cm），3个年度的播种期依次为6月19日、21日和19日。采用大区对比法，种植密度均设低（9万株/hm2）、中（15万株/hm2）和高（21万株/hm2）3个水平。小区面积60m2，行长10 m，12行/区，无重复。小豆每年浇水2次，其他田间管理措施同常规。

1.2.2 测定项目与方法

1.2.2.1 花荚形成规律。小豆开花期，在小区中间位置选择生长正常且一致的植株5株进行挂牌标记。从始花期开始，逐日调查并标记主茎和分枝上的开花数量与开花位置，至成熟期结束；成熟期，调查结荚数和结荚部位。以单株调查结果汇总的平均值，代表该品种大田群体条件下的花荚变化情况。小豆开花量的分析数据为2015年的调查结果，开花的时空分布数据为5株的平均值。

1.2.2.2 产量及经济性状。收获时，参照《小豆种质资源描述规范和数据标准》[13]，调查株高、主茎分枝数、主茎节数、单株荚数、单荚荚长、单荚粒数、百粒重和产量。

2 结果与分析

2.1 不同种植密度下小豆的开花规律

2.1.1 开花总量的变化不同种植密度下，参试小豆品种的花期时间、开花天数和开花总量均存在一定差异（表1）。冀红15号的初花时间为7月28日，终花时间为8月24-28日，开花天数28-32d；开花总量为60.33-68.00朵/株，平均64.67朵/株。冀红16号的初花时间为7月28日，终花时间为8月29日-9月3日，开花天数32-38d；开花总量为83.33-103.00朵/株，平均90.89 朵/株。

随着种植密度的增大，参试小豆品种均出现花期延长、开花总量减少的趋势，其中，晚熟品种冀红16号的花期较长、花量较大。

表1 不同种植密度下小豆的开花规律Table 1 Flowering regularity of two adzuki bean varieties under different plant densities

2.1.2 日开花量的变化不同种植密度下，参试小豆品种的整个开花过程均可划分为初花期、盛花期、终花期3个阶段，但不同品种各阶段的持续期、日开花量和阶段开花总量均存在一定差异（图1和2）。小豆在整个开花过程中日开花数量均呈少—多—少的变化规律，即：始花后日开花量在3朵/株以下的阶段为初花期，该阶段持续期为10-12 d；之后，开花量快速增多，日开花量在3-9朵/株的阶段为盛花期，该阶段持续期为15-20 d；高峰过后开花量快速下降，日开花量在3朵/株以下直至开花结束的阶段为终花期，该阶段持续期为5 d左右。

冀红15号的初花期为7月28日-8月6日（持续期10 d），日开花量为 0.33-1.67朵/株（平均0.72朵/株），但不同密度之间指标值差异均不明显（图1）。8月7日进入盛花期，持续时间随着种植密度的增大而延长，其中，9万株/hm2密度处理下，盛花期持续了8d，日开花量在1.33-7.33朵/株之间，平均为5.29朵/株；15万和21万株/hm2密度处理下，盛花期分别持续了12和14 d，日开花量在1.00-5.67朵/株之间，平均为3.24朵/株。终花期共持续10 d左右，日开花量在0.33-3.00朵/株之间，平均为1.57朵/株。可以看出，冀红15号盛花期持续时间受种植密度影响较为明显，表现为随着密度的增大而延长。

图1 不同种植密度下冀红15号的逐日开花量Fig.1 The daily flowering numbers of Jihong No.15 under different plant densities

冀红16号在7月28日进入始花期，8月29日-9月3日花期终止，不同种植密度下，花期持续时间、开花高峰期和开花量等存在一定差异（图2）。9万株/hm2密度处理下，初花期为7月28日-8月6日（持续期10 d），日开花量在0.33-1.33朵/株之间，平均为0.53朵/株；盛花期有2个开花高峰期，分别出现在8月9-14日和8月18-24日，日平均开花量分别为5.78和5.52朵/株；终花期共持续5 d，日平均开花量为2.53朵/株。15万株/hm2密度处理下，初花期为7月28日-8月8日（持续期12 d），日开花量在0.33-2.00朵/株之间，平均为0.64朵/株；盛花期为8月9-28日，日开花量在1.33-7.33朵/株之间，平均为3.33朵/株；终花期共持续6 d。21万株/hm2密度处理下，初花期为7月29日-8月8日（持续期11 d），日开花量在0.33-1.67朵/株之间，平均为1.06朵/株；盛花期有2个开花高峰期，分别出现在8月9-14日和8月19-29日，日平均开花量分别为 4.22和3.30朵/株；终花期共持续5 d。可以看出，冀红16号盛花期持续时间受种植密度影响较为明显，表现为随着密度的增大而延长。

综上分析可以看出，2个小豆品种的开花全过程虽然均可划分为初花期、盛花期和终花期3个阶段，但不同阶段的持续期受种植密度的影响不同。其中，初花期一般持续10-12 d，不同品种、不同种植密度之间表现一致。盛花期变化较大，中熟品种冀红15号出现了1个开花高峰期，其中，低密度处理下持续时间短（8 d左右），高密度处理下持续时间长（12-14 d）；晚熟品种冀红16号出现了2个开花高峰期，其中，第1个高峰期持续6 d左右，第2个高峰期持续7-10 d，且盛花期持续时间随着种植密度的增大而延长。2个参试小豆品种终花期持续时间差异较大，其中，冀红15号持续期较长，为10 d左右；冀红16号持续期较短，在5-6 d之间。

图2 不同种植密度下冀红16号的逐日开花量Fig.2 The daily flowering numbers of Jihong No.16 under different plant densities

2.1.3 开花结荚的时空分布不同种植密度下，参试小豆品种的单株开花顺序均表现为中下部节位先开花，主要集中在主茎上，随后按向上、向下、向外围逐步扩展的顺序向主茎和分枝各部位延伸（图3和4）。大多数小豆植株主茎先开花，个别植株主茎和分枝同时开花。初花期开花位置集中在主茎中下部节位；盛花期开花位置集中在主茎及分枝各节位；终花期开花位置集中在主茎或分枝的中上部节位，直至花期终止。2个小豆品种的开花垂直分布均在始花后9-11 d开始向中上部延伸，持续天数随种植密度的增大而延长。结荚部位以植株的中下部花为主。

图3 不同种植密度下冀红15号的开花结荚时空分布Fig.3 The temporal and spatial distribution of flowers and pods of Jihong No.15 under different plant densities

图4 不同种植密度下冀红16号的开花结荚时空分布Fig.4 The temporal and spatial distribution of flowers and pods of Jihong No.16 under different plant densities

2.2 不同种植密度下小豆的结荚规律

不同种植密度下，参试小豆品种均表现为主茎结荚多、分枝结荚少（表2），其中，主茎结荚数占单株结荚数的72.41% -90.14% 。冀红15号不同种植密度处理的主茎荚数和成荚率差异均不显著；冀红16号中密度与高密度处理的主茎荚数和成荚率差异均不显著，但2个指标值均显著约低密度处理。2个小豆品种的单株荚数均随着种植密度的增大而减少，其中，15万与21万株/hm2密度处理差异不显著，但二者均显著约9万株/hm2处理。2个小豆品种的成荚率在28.00% -36.24% 之间，其中，低密度处理的成荚率均跃其他2个密度处理。

表2 不同种植密度下小豆的结荚规律Table 2 The pod setting of two adzuki bean varieties under different plant densities

2.3 不同种植密度下小豆的植株及产量性状

不同种植密度下，参试小豆品种的植株及产量性状均存在一定差异（表3）。

植株性状中，株高随着种植密度的增大而增加，特别是晚熟品种冀红16号的株高增加明显，高密度处理的株高较低密度处理增加了45.39% 。种植密度对不同品种主茎分枝数的影响不同，冀红15号在种植密度为15万株/hm2时主茎分枝数最多，且显著跃其他密度处理；冀红16号在种植密度为9万株/hm2时主茎分枝数最多，且显著跃其他密度处理。主茎节数、荚长和单荚粒数受种植密度影响均不明显。

产量性状中，百粒重随着种植密度的增大而降低，其中，高密度处理较低密度处理降低了8.48% -14.43% 。不同品种高产的适宜种植密度不同，其中，中熟品种冀红15号在种植密度为15万-21万株/hm2时产量（2 105.0-2 216.7 kg/hm2）较高，显著跃9万株/hm2处理；晚熟品种冀红16号在种植密度为9万-15 万株/hm2时产量（2 123.3-2 208.3 kg/hm2）较高，显著跃21万株/hm2处理。

表3 不同种植密度下小豆的植株及产量性状Table 3 The plant and yield characters of two adzuki bean varieties under different plant densities

3 结论与讨论

3.1 不同小豆品种的开花结荚规律

不同品种、不同种植密度及其他生理生态条件对小豆的开花规律有较大影响。冯艳辉[14]研究了短日照诱导对小豆花荚发育及产量形成的影响，结果显示，短日照处理可诱导小豆盛花期缩短，盛花期花数和结荚率提高，植株中部和下部花荚数增加，上部花荚数减少。在夏播小豆上开花结荚序列性的研究结果表明，小豆开花具有严格的序列性，直立和半蔓生型品种植株主茎中下部第6节上下先开花，然后向上、向下、由内向外交替开放，始花后7-24 d为盛花期[15，16]。蒋陵秋等[6]对不同熟期和结荚习性的2个小豆品种进行观察后发现，小豆的开花顺序与品种熟期关系不大，所观察的植株均是中下部节位上分枝基部的花序先开，继而向上、向下、向外围逐步扩展，结荚与开花数相似，中部结荚多。本研究结果显示，在试验种植密度下，不同小豆品种均表现为主茎先开花，个别植株主茎和分枝同时开花，随后按向上、向下、向外围逐步扩展的顺序向主茎和分枝各部位延伸，开花集中在主茎或分枝的中上部节位，与其他学者的研究结果基本一致。

根据逐日开花数量呈现的少—多—少的变化规律，可以将小豆开花的全过程划分为初花期、盛花期和终花期3个阶段。初花期一般持续10-12 d，不同品种、不同种植密度之间表现一致。盛花期变化较大，中熟品种冀红15号出现了1个开花高峰期，其中，低密度处理下持续时间短（8 d左右），高密度处理下持续时间长（12-14 d）；晚熟品种冀红16号出现了2个开花高峰期，其中，第1个高峰期持续6 d左右，第2个高峰期持续7-10 d，且盛花期持续时间随着种植密度的增大而延长。2个参试小豆品种终花期持续时间差异较大，其中，冀红15号持续期较长，为10 d左右；冀红16号持续期较短，在5-6 d之间。这与金文林等[15]的研究结果有些差异，可能与试验材料的不同有关。此外，小豆的开花结荚特性除与品种和密度有关外，还与播期、肥水、大气环境和生态类型等密切相关[17，18]，今后有待进一步研究。